CN114622060A - 一种渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法，涉及钢铁冶金领域。该渣盆容积识别和自动行走控制装置包括轨道、设于轨道一端侧方的倾翻台车、可沿竖直平面转动地设于倾翻台车上的铁水罐、用于驱动铁水罐沿竖直平面转动的翻转装置、可沿轨道移动的渣盆车、设于渣盆车上的渣盆及用于将转动的铁水罐内铁渣扒入渣盆的扒渣机，轨道的侧部上方还设有用于采集渣盆顶部开口图像的视觉相机，视觉相机电连接有控制器，控制器用于接收视觉相机采集的数据并控制翻转装置驱动铁水罐沿竖直平面转动。本申请提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法能够自动监控和识别渣盆内铁渣量，避免扒渣时铁渣过多溢出造成安全事故。
Description
技术领域
本申请涉及钢铁冶金领域，具体而言，涉及一种渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法。
背景技术
炼钢是钢铁冶金工业领域中的重要一环，而脱硫工艺下的扒渣环节又是炼钢过程的重要组成部分。脱硫扒渣时渣面的除尽程度关系着下游钢水的质量，目前的扒渣过程已经实现了自动化，不再需要人工操作，全程依靠机器控制；但渣盆的容积判定和行走作业还是依赖人工，没有实现自动化操作。
由于国内各钢厂铁水罐容量不同和脱硫工艺过程的不同，造成了要求去除的渣量也不尽相同，一般来说，铁水罐的容量在150吨至350吨时要求的除渣量在1吨至4吨之间，以国内某钢厂为例，250吨的铁水罐容量，铁水实际载重在180吨至220吨，铁水冶炼品种的不同也造成了脱硫方式的不同，析出的渣量也不相同，每罐铁水去除的渣量一般在1.2至1.8吨，渣量分布区间较大，而渣盆的容量为5立方，这就造成了同样的渣盆，有时可以盛5罐铁水的渣，有时只能盛3罐铁水的渣，有时会发生扒渣作业到一半后，才发现渣盆容积不足，需要中途更换渣盆的情况发生，导致整个渣盆更换环节的控制全凭操作工定时定点观测渣盆容量情况，这种使用人工经验进行判断的渣盆容积识别作业方式，不仅扰乱了生产节拍，也影响了生产效率。
发明内容
本申请的目的在于提供一种渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法，其能够自动监控和识别渣盆内铁渣量，避免扒渣时铁渣过多溢出造成安全事故。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种渣盆容积识别和自动行走控制装置，其包括轨道、设于轨道一端侧方的倾翻台车、可沿竖直平面转动地设于倾翻台车上的铁水罐、用于驱动铁水罐沿竖直平面转动的翻转装置、可沿轨道移动的渣盆车、设于渣盆车上的渣盆及用于将转动的铁水罐内铁渣扒入渣盆的扒渣机，轨道的侧部上方还设有用于采集渣盆顶部开口图像的视觉相机，视觉相机电连接有控制器，控制器用于接收视觉相机采集的数据并控制翻转装置驱动铁水罐沿竖直平面转动。
在一些可选的实施方案中，还包括设于轨道远离倾翻台车一端的激光测距传感器，激光测距传感器用于检测渣盆沿轨道移动的距离并将检测数据传递至控制器。
在一些可选的实施方案中，渣盆还连接有与激光测距传感器相对布置的反光板。
在一些可选的实施方案中，翻转装置包括两个弧形支架及两个转动油缸，两个弧形支架的开口朝上且分别与铁水罐的两侧连接，两个转动油缸的一端分别与倾翻台车铰接，另一端分别与两个弧形支架远离轨道的一端铰接。
本申请还提供了一种渣盆容积识别和自动行走控制方法，其是使用上述渣盆容积识别和自动行走控制装置进行的，包括以下步骤：
控制渣盆车带动渣盆沿轨道移动至倾翻台车侧方；
控制翻转装置驱动铁水罐沿竖直平面转动，使用扒渣机将铁水罐内铁渣扒出至渣盆内；
使用视觉相机实时拍摄渣盆顶部开口图像并传输至控制器分析渣盆的容积状态，当渣盆内铁渣的高度达到预设高度时，控制器控制翻转装置驱动铁水罐沿竖直平面反向转动复位，并控制渣盆车带动渣盆沿轨道向远离铁水罐方向移动。
在一些可选的实施方案中，控制渣盆车带动渣盆沿轨道移动时，使用激光测距传感器检测渣盆沿轨道移动的距离并将检测数据传递至控制器，渣盆沿轨道移动至预设位置时，控制器控制渣盆车停止移动。
本申请的有益效果是：本申请提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置包括轨道、设于轨道一端侧方的倾翻台车、可沿竖直平面转动地设于倾翻台车上的铁水罐、用于驱动铁水罐沿竖直平面转动的翻转装置、可沿轨道移动的渣盆车、设于渣盆车上的渣盆及用于将转动的铁水罐内铁渣扒入渣盆的扒渣机，轨道的侧部上方还设有用于采集渣盆顶部开口图像的视觉相机，视觉相机电连接有控制器，控制器用于接收视觉相机采集的数据并控制翻转装置驱动铁水罐沿竖直平面转动。本申请提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法能够自动监控和识别渣盆内铁渣量，避免扒渣时铁渣过多溢出造成安全事故。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置的第一使用状态的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置的第二使用状态的结构示意图。
图中：100、轨道；110、倾翻台车；120、铁水罐；130、翻转装置；131、弧形支架；132、转动油缸；140、渣盆车；150、渣盆；160、扒渣机；170、视觉相机；180、控制器；190、激光测距传感器；200、反光板；210、滚轮电机；220、滚轮。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供一种渣盆容积识别和自动行走控制装置，其包括轨道100、设于轨道100一端侧方的倾翻台车110、可沿竖直平面转动地设于倾翻台车110上的铁水罐120、用于驱动铁水罐120沿竖直平面转动的翻转装置130、可沿轨道100移动的渣盆车140、设于渣盆车140上的渣盆150、用于将转动的铁水罐120内铁渣扒入渣盆150的扒渣机160及控制器180，渣盆车140的底部连接有四个滚动个设于轨道100上的滚轮220及驱动滚轮220旋转的滚轮电机210，翻转装置130包括两个弧形支架131及两个转动油缸132，两个弧形支架131的开口朝上且分别与铁水罐120的两侧连接，两个转动油缸132的一端分别与倾翻台车110铰接，另一端分别与两个弧形支架131远离轨道100的一端铰接。轨道100的侧部上方还设有用于采集渣盆150顶部开口图像的视觉相机170，轨道100远离倾翻台车110的一端设有激光测距传感器190，激光测距传感器190用于检测渣盆150沿轨道100移动的距离并将检测数据传递至控制器180，渣盆150还连接有与激光测距传感器190相对布置的反光板200，视觉相机170、激光测距传感器190和滚轮电机210分别与控制器180电连接，控制器180用于接收视觉相机170和激光测距传感器190采集的数据并控制两个转动油缸132伸缩油缸杆驱动铁水罐120沿竖直平面转动，两个转动油缸132的有杆腔和无杆腔分别通过设有电磁阀的管路依次连接有液压泵和液压油箱，控制器180为PLC控制器。
本申请还提供了一种渣盆容积识别和自动行走控制方法，其包括以下步骤：
控制器180控制滚轮电机210驱动滚轮220旋转，使渣盆车140带动渣盆150沿轨道100向靠近倾翻台车110方向移动，此时激光测距传感器190发射的激光经反光板200反射后接收得到距离数据并将距离数据输送至控制器180，当渣盆车140带动渣盆150沿轨道100移动至倾翻台车110侧方预设位置时，控制器180控制滚轮电机210关闭；
控制器180控制液压泵启动和与两个转动油缸132的无杆腔对应电磁阀连通将液压油通入翻转装置130的两个转动油缸132的无杆腔一端，使两个转动油缸132的油缸杆伸出驱动两个弧形支架131带动铁水罐120沿竖直平面转动至倾斜布置，随后使用扒渣机160将铁水罐120内铁渣扒出至渣盆150内；
使用视觉相机170实时拍摄渣盆150顶部开口图像并传输至控制器180分析渣盆150的容积状态，当渣盆150内铁渣的高度达到预设高度时，控制器180控制与转动油缸132的无杆腔对应电磁阀截断和与转动油缸132的有杆腔对应电磁阀连通，将液压油通入翻转装置130的两个转动油缸132的有杆腔一端驱动铁水罐120沿竖直平面反向转动复位，同时控制器180控制滚轮电机210反向旋转驱动滚轮220反向旋转使渣盆车140带动渣盆150沿轨道100向远离铁水罐120方向移动，此时激光测距传感器190发射的激光经反光板200反射后接收得到距离数据并将距离数据输送至控制器180，当渣盆车140带动渣盆150沿轨道100移动至远离倾翻台车110一端的预设位置时，控制器180控制滚轮电机210关闭，即可进行后续工序吊起渣盆150处理铁渣。
此外，当视觉相机170拍摄渣盆150顶部开口图像并识别渣盆150内铁渣的高度超过预设高度阈值，且同时满足铁渣高度高出渣面厚度设定值a与距离渣盆150边缘设定值b时，控制器180发出报警并提示操作人员更换渣盆150。
当控制器180控制滚轮电机210开闭驱动渣盆车140沿轨道100移动时，P1为渣盆车140行进由0m至2m位置处，此时P1＝2m；P2为渣盆车140行进由2m至8m位置处，此时P2＝8m；P3为渣盆车140行进由8m至10m位置处，此时P3＝10m；P4为渣盆车140行进由10m至12m位置处，此时P4＝12m；设定激光测距传感器190测量的行进位移量为L；
当0＜L＜P1时，控制器180控制渣盆车140以1m/s的加速度行进；
当P1＜L＜P2时，控制器180控制渣盆车140以2m/s的匀速行进；
当P2＜L＜P3时，控制器180控制渣盆车140以2m/s的初速度，-1m/s2的加速度行进；
当P3＜L＜P4时，控制器180控制渣盆车140以0.5m/s的匀速行进；
当L＝P4时，控制器180控制渣盆车140立即停车，使渣盆车140的惯性滑移在可控精度范围内。
本申请实施例提供渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法是通过加入视觉判定系统来进行渣盆150容积的识别，从而替代原有的人工观测方式，通过速度控制模型来控制渣盆车140的自动行走和精准定位停车，从而替代原有的人工点动恒速方式，达到了高效识别渣盆150渣量，并对渣盆车140行走速度可控和精准定位的目的。
本申请实施例提供的渣盆容积识别和自动行走控制装置及方法具有以下优点：
1、提高生产效率：通过机器视觉来判定渣盆容积，替代了原有的人工观测，有效提高了识别精准度，降低了渣盆更换频次，夯实了生产节拍，提高了生产效率。
2、缩短生产准备时间：通过提高渣盆车行走速度，省去吊渣位定点微调步骤，缩短了渣盆准备时间。
3、减少人工投入：通过机器视觉相机替代人工观测，加上用一键启动按钮来控制渣盆行走，将原本的人力从人工控制中解放出来，降低了企业的成本。
4、消除火灾隐患：机器视觉的容积判定，减小了铁渣溢出的风险，消除了火灾隐患。
5、加强安全防范：渣盆车在行走过程中，如遇人员或物体穿越轨道，激光测距传感器便会有数据跳变，此时PLC发出指令，控制渣盆车立即停车。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种渣盆容积识别和自动行走控制装置，其特征在于，其包括轨道、设于所述轨道一端侧方的倾翻台车、可沿竖直平面转动地设于所述倾翻台车上的铁水罐、用于驱动所述铁水罐沿所述竖直平面转动的翻转装置、可沿所述轨道移动的渣盆车、设于所述渣盆车上的渣盆及用于将转动的所述铁水罐内铁渣扒入所述渣盆的扒渣机，所述轨道的侧部上方还设有用于采集所述渣盆顶部开口图像的视觉相机，所述视觉相机电连接有控制器，所述控制器用于接收所述视觉相机采集的数据并控制所述翻转装置驱动所述铁水罐沿所述竖直平面转动。
2.根据权利要求1所述的渣盆容积识别和自动行走控制装置，其特征在于，还包括设于所述轨道远离所述倾翻台车一端的激光测距传感器，所述激光测距传感器用于检测所述渣盆沿所述轨道移动的距离并将检测数据传递至所述控制器。
3.根据权利要求2所述的渣盆容积识别和自动行走控制装置，其特征在于，所述渣盆还连接有与所述激光测距传感器相对布置的反光板。
4.根据权利要求1所述的渣盆容积识别和自动行走控制装置，其特征在于，所述翻转装置包括两个弧形支架及两个转动油缸，两个弧形支架的开口朝上且分别与所述铁水罐的两侧连接，两个转动油缸的一端分别与倾翻台车铰接，另一端分别与两个弧形支架远离所述轨道的一端铰接。
5.一种渣盆容积识别和自动行走控制方法，其特征在于，其是使用如权利要求1所述的渣盆容积识别和自动行走控制装置进行的，包括以下步骤：
控制渣盆车带动渣盆沿轨道移动至倾翻台车侧方；
控制翻转装置驱动所述铁水罐沿所述竖直平面转动，使用扒渣机将所述铁水罐内铁渣扒出至所述渣盆内；
使用视觉相机实时拍摄所述渣盆顶部开口图像并传输至控制器分析所述渣盆的容积状态，当所述渣盆内铁渣的高度达到预设高度时，所述控制器控制所述翻转装置驱动所述铁水罐沿所述竖直平面反向转动复位，并控制所述渣盆车带动所述渣盆沿所述轨道向远离所述铁水罐方向移动。
6.根据权利要求5所述的渣盆容积识别和自动行走控制方法，其特征在于，控制所述渣盆车带动所述渣盆沿所述轨道移动时，使用激光测距传感器检测所述渣盆沿所述轨道移动的距离并将检测数据传递至所述控制器，所述渣盆沿所述轨道移动至预设位置时，所述控制器控制所述渣盆车停止移动。
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2022
- 2022-02-18 CN CN202210150227.9A patent/CN114622060B/zh active Active
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